천장 크레인 거더

정의와 하중 경로

천장 크레인 거더는 천장 크레인의 주행 레일을 지지하는 주행 보다.

트롤리와 호이스트의 양중 하중을 받아 기둥으로 전달하는 부재다.

그래서 하중이 기둥과 기초까지 이어지는 하중 경로가 설계의 출발점이 된다.

크레인 거더는 휨뿐 아니라 피로와 처짐, 수평하중까지 함께 검토해야 한다.

구성요소

크레인 거더는 상부 플랜지, 웨브, 하부 플랜지, 스티프너로 이루어진다.

휠은 상부 플랜지 위를 굴러가므로 플랜지 국부 응력을 함께 본다.

웨브는 전단을 전달하고, 하부 플랜지는 휨 인장에 저항한다.

스티프너는 웨브 좌굴을 보강하고 집중하중을 전달하는 요소다.

휠 반력과 충격계수

최대 휠 반력은 양중하중, 트롤리 무게, 크레인 자중을 바탕으로 구한다.

식의 각 항은 편측 차륜 수, 후크 근접거리, 차륜 간격으로 정해진다.

정적 하중에 충격계수를 곱해 동적 설계 하중을 만든다.

이 식은 교재에서 널리 쓰는 형태이며, 실제 설계는 적용 기준의 식을 따른다.

피로 사이클 계산

예제로 피로 사이클 수를 구해 보자. 운행 조건은 시간당 2회, 하루 10시간, 주 5일이다.

연간 사이클은 2 × 10 × 5 × 52로 5,200회다.

설계수명 40년 동안 총 재하 횟수는 5,200 × 40으로 약 208,000회다.

피로 검토는 이 횟수와 응력 범위를 함께 보고 S-N 곡선으로 판정한다.

헷갈리는 점

앞 문제의 정답은 5,200회다.

먼저 충격계수를 빼먹는 실수다. 주행과 권상 시 동적 증폭이 생기므로 곱한다.

트롤리 무게는 거더 위를 움직이는 하중이고, 자중은 양단 새들로 전달된다.

후크가 단부에 가까우면 편심이 생겨 기둥 축력과 거더 모멘트가 함께 커진다.

정리

정리하면, 거더는 휠 반력에 충격계수를 곱해 설계하고 피로로 검토한다.

운행 조건과 설계 수명은 설계 초기에 확정해 두어야 한다.